1 引言 

從國內(nèi)外礦山的找礦成果和和我國大型老礦山的找礦勘探與研究程度分析，我國大多數(shù)老礦山及危機(jī)礦山仍具有巨大的資源潛力，圍繞礦山基地開展找礦勘查是解決危機(jī)礦山接替資源問題的有效途徑（彭省臨等，2004）。但同時(shí)須看到，礦山基地潛在資源的尋找也面臨著巨大的困難和風(fēng)險(xiǎn)，這是由老礦山具有勘探開發(fā)程度高、預(yù)測評價(jià)及找礦向深部三維空間發(fā)展、礦山生產(chǎn)對物化探異常信息產(chǎn)生干擾等固有特點(diǎn)所決定的，因此，迫切需要研究開發(fā)適應(yīng)危機(jī)礦山找礦特點(diǎn)的礦產(chǎn)資源預(yù)測評價(jià)新方法。 

礦產(chǎn)資源預(yù)測與評價(jià)經(jīng)過約50年的發(fā)展，經(jīng)歷了起步、發(fā)展和成熟等階段后，目前已進(jìn)入科學(xué)化、定量化和數(shù)字化階段。在起步和發(fā)展階段，許多地質(zhì)學(xué)家主要從資源總量評價(jià)、遠(yuǎn)景區(qū)評價(jià)、評價(jià)方法、計(jì)算機(jī)程序等方面進(jìn)行了開創(chuàng)性的理論研究和應(yīng)用工作（Allais et al.，1957；Slicher et al.，1960；Harris  et al.，1970；Barry et al.1970；Sincair et al.,1970；Agterberg et al.，1971；Griffiths，1975；Singer，1976；McCammon 1976），在此基礎(chǔ)上，逐步形成了較完善的礦產(chǎn)資源定量評價(jià)系列理論和方法，突出的代表性成果是，國際地科聯(lián)IGCP 98專題推出的六種礦產(chǎn)資源定量預(yù)測評價(jià)方法，國際國內(nèi)廣泛推廣應(yīng)用的礦床統(tǒng)計(jì)預(yù)測理論及方法（Agterberg，1974；Zhao 1992；趙鵬大等，1994）、美國地質(zhì)調(diào)查局倡導(dǎo)的“三部式”資源評價(jià)法（Singer，1993）、我國學(xué)者提出的綜合信息預(yù)測（王世稱等，1989,2000）和致礦地質(zhì)異常預(yù)測方法（趙鵬大等，1991,1993）。自90年代開始，隨著GIS空間信息技術(shù)的發(fā)展，礦產(chǎn)資源預(yù)測與評價(jià)進(jìn)入數(shù)字化階段，形成了以空間數(shù)據(jù)庫和GIS空間分析為技術(shù)支撐、以“多元地學(xué)空間數(shù)據(jù)集成-多元成礦信息提取與融合-礦產(chǎn)資源潛力制圖”為核心流程的礦產(chǎn)資源數(shù)字化預(yù)測評價(jià)方法體系（Bonham-Carter et al.，1990；Katz et al.，1991；Rencz et al.，1994；Knox-Robinson et al.，1997；Cheng et al.，1999；Harris et al.，2000，2006；Asadi et al.，2001； Chen et al.,2004；Zhou et al.,2007；Carranza et al.，2008；Cassard et al.，2008；池順都等，1999；肖克炎等，2000；王全明等，2001；葉天竺等，2007），其理論和方法更趨完善和實(shí)用。 

上述理論和方法，尤其是基于GIS技術(shù)的礦產(chǎn)資源定量評價(jià)方法，已成為目前開展礦產(chǎn)資源與評價(jià)的主流方法而廣泛應(yīng)用于區(qū)域礦產(chǎn)資源遠(yuǎn)景預(yù)測評價(jià)工作中。但上述方法在應(yīng)用于危機(jī)礦山深部找礦預(yù)測時(shí)，由于需要向深部三度空間發(fā)展，會遇到礦產(chǎn)資源預(yù)測評價(jià)的三維空間問題，即無論是預(yù)測評價(jià)范圍，還是評價(jià)模型及評價(jià)結(jié)果等，都不得不考慮真三維空間的要求。上述礦產(chǎn)資源定量評價(jià)方法形成和發(fā)展主要源于中小比例尺的全球性和區(qū)域性礦產(chǎn)預(yù)測評價(jià),且其賴以依靠的GIS技術(shù)及軟件仍然屬于2維或2.5維的，因而，尚不能完全適應(yīng)和滿足危機(jī)礦山和老礦山可接替資源找礦向深邊部三度空間發(fā)展的要求。為了將礦產(chǎn)資源定量評價(jià)理論和方法有效地應(yīng)用于危機(jī)礦山和老礦山深部找礦預(yù)測，需要對上述理論和方法進(jìn)行三維空間擴(kuò)展或改造，以便支持礦山真三維空間下的隱伏礦體立體定位定量預(yù)測要求。 

自90年代以來，真三維空間下的地質(zhì)建模理論、方法和軟件得到了飛速發(fā)展并已進(jìn)入實(shí)用化階段（Turner，1992；Houlding，1992，1994；Fisher et al.，1992；Moore et al.，2001；Sirakova et al.，2002；Wu et al.，2003；Wu，2004；Gong et al.，2004；Arens et al.，2005）。三維地質(zhì)建模（3DGM）技術(shù)的實(shí)用化，為礦產(chǎn)資源定量評價(jià)的三維化奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。 

本文針對危機(jī)礦山及老礦山深找礦預(yù)測的上述問題，在多年開展隱伏礦體立體定量預(yù)測探索性研究（毛先成等，1988a，1988b，1991，2009）的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家“十一五”科技支撐計(jì)劃課題“銅陵地區(qū)危機(jī)銅礦山大比例尺定位預(yù)測技術(shù)”（編號：2006BAB01B07），以安徽銅陵銅多金屬礦集區(qū)內(nèi)資源緊缺的鳳凰山銅礦田為示范基地，將三維地質(zhì)建模（3DGM）技術(shù)引入礦產(chǎn)資源定量評價(jià)，通過成礦信息三維提取等關(guān)鍵技術(shù)的突破，成功地研究開發(fā)了一套適應(yīng)于危機(jī)礦山深邊部隱伏礦找礦特點(diǎn)的預(yù)測評價(jià)新技術(shù)—隱伏礦體三維可視化預(yù)測。 

隱伏礦體三維可視化預(yù)測的核心流程：在地質(zhì)數(shù)據(jù)集成和成礦規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，通過連續(xù)地質(zhì)體（含礦化體）的三維建模與離散化，采用地質(zhì)體形態(tài)分析、地質(zhì)場模擬等技術(shù)進(jìn)行成礦信息三維定量提取，建立控礦地質(zhì)因素場模型，分析控礦地質(zhì)因素和礦化分布之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立反映控礦變量到礦化變量映射關(guān)系的立體定量預(yù)測模型，對預(yù)測區(qū)三維空間中的礦化分布進(jìn)行定位定量預(yù)測，采用三維可視化模型表達(dá)預(yù)測成果（圖14-11）。

2 礦體定位預(yù)測概念模型 

為開展深邊部隱伏礦體立體定量預(yù)測，需研究和總結(jié)研究區(qū)的綜合地質(zhì)與成礦規(guī)律，歸納礦體定位規(guī)律，建立礦體定位預(yù)測概念模型，為可視化立體定量預(yù)測提供知識驅(qū)動(dòng)。 

鳳凰山礦田位于銅陵市東南約35km的鳳凰山新屋里盆地，盆地中心為燕山晚期的新屋里巖體，主要由花崗閃長巖和石英二長閃長巖組成。盆地四周主要為二疊至三疊系的碳酸鹽巖地層。圍繞巖體沿接觸帶產(chǎn)出有鳳凰山（又稱藥園山）、寶山陶、鐵山頭、仙人沖、清水塘和江家沖等多個(gè)銅礦床，其中，鳳凰山礦床達(dá)到了中型規(guī)模，累計(jì)探明銅金屬資源量約43萬噸以上，其它礦床的規(guī)模較?。ㄉ蹞碥姷?，2003；彭省臨等，2004）。 

根據(jù)鳳凰山礦田礦床礦體的空間分布特征和成礦地質(zhì)條件的分析與歸納，總結(jié)出礦體定位規(guī)律： 

（1）現(xiàn)有礦床都分布在新屋里巖體的接觸帶上或靠近接觸帶部位。礦床基本上圍繞新屋里巖體沿接觸帶呈等間距分布，在遠(yuǎn)離接觸帶的圍巖中以及巖體的中心部位，未發(fā)現(xiàn)有成型的銅礦床，表明了新屋里巖體在銅成礦中的重要作用。 

（2）從礦田的西北往東南方向，礦化深度有增加的趨勢。礦田東部的仙人沖和南部的

江家沖礦床的產(chǎn)出深度比北部的寶山陶礦床和鐵山頭礦床的產(chǎn)出深度要大，而藥園山礦床北部礦體的產(chǎn)出深度比南部要淺得多。 

（3）北東向褶皺－沖斷系統(tǒng)形成于印支期且在燕山晚期巖漿侵位過程繼續(xù)活動(dòng)，是控制巖體侵位和礦化定位的主體構(gòu)造。 

（4）礦體的產(chǎn)狀基本上與所在部位接觸帶的產(chǎn)狀一致。雖然礦體的形成明顯晚于矽卡巖，但至今還沒有發(fā)現(xiàn)斜切接觸帶的礦體，這充分表明：①接觸帶是礦石沉淀有利的化學(xué)環(huán)境；②巖體侵位期的韌-脆性構(gòu)造系統(tǒng)在成礦熱液聚集和定位中發(fā)揮了十分重要的作用。 

（5）位于巖體西面的藥園山銅礦床規(guī)模最大，其原因主要有三個(gè)方面：①在巖體西部邊界附近有一條規(guī)模較大的走向北西的橫向張性斷層，這條斷層在局部地段與接觸帶疊合，雖然其形成于新屋里復(fù)式巖體侵位以前，與新屋里復(fù)式褶皺是同一構(gòu)造系統(tǒng)，但在巖體侵位期和侵位后，它一直活動(dòng)，是一個(gè)重要的邊界條件，對成礦流體和成礦巖漿活動(dòng)起著重要的控制作用；②從整個(gè)新屋里巖體的形態(tài)和產(chǎn)狀的變化規(guī)律來看，巖體西部的接觸帶較特殊，巖體超覆在圍巖之上呈凹兜狀；③從巖體接觸帶的產(chǎn)狀、巖體和近礦圍巖的變形構(gòu)造特征來分析，該處是巖體侵位時(shí)的前沿，受巖體侵位沖擊最大，也是成礦流體流動(dòng)聚集部位。 

（6）從礦床成因特征與控礦構(gòu)造特征推斷的成礦定位過程為：來自巖漿巖的高壓成礦流體（等于或超過靜巖壓力），在構(gòu)造變形場和溫度場的雙重控制下向巖體邊界的擴(kuò)容斷裂帶運(yùn)移，由于擴(kuò)容性斷裂，特別是位于圍巖中的擴(kuò)容性斷裂與地表連通，其間的流體主要來自大氣降水（具靜水壓力），當(dāng)巖漿來源的流體流入后，流體壓力的突然降低和兩種完全不同流體間的反應(yīng)，導(dǎo)致礦石的沉淀。 

從上述礦床礦體定位規(guī)律規(guī)律出發(fā)，總結(jié)出了鳳凰山礦田礦體定位預(yù)測概念模型（表1）。該模型包括礦田范圍內(nèi)控制礦床礦體分布的主要控制因素及相關(guān)地質(zhì)體，以及地質(zhì)體（包括礦化）和控礦因素的建模與分析方法。 

3 地質(zhì)信息三維可視化建模 

地質(zhì)信息三維可視化建模，是指采用三維地質(zhì)建模技術(shù)（3DGM），對研究的礦床對象包含的各種地質(zhì)體（地層、構(gòu)造、巖漿巖、礦化等）進(jìn)行三維可視化模擬與表達(dá)。建立的地質(zhì)體模型主要包括線框模型、塊體模型。地質(zhì)信息三維可視化建模是進(jìn)行控礦地質(zhì)因素定量分析和成礦信息定量提取的基礎(chǔ)。 

本課題采用Datamine Studio 3軟件工具進(jìn)行地質(zhì)信息三維可視化建模，主要工作內(nèi)容包括：（1）地質(zhì)建模數(shù)據(jù)（Geodatabase）的構(gòu)建；（2）剖面地質(zhì)界線圈定；（3）地質(zhì)體線框模型建立；（4）地質(zhì)體塊體模型建立。

3.1 地質(zhì)建模數(shù)據(jù)構(gòu)建 

為建立地質(zhì)體的三維模型，須預(yù)先準(zhǔn)備好建模用的各種地質(zhì)原始數(shù)據(jù)，如地形數(shù)據(jù)、勘

探工程數(shù)據(jù)、編錄數(shù)據(jù)、化驗(yàn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖件數(shù)據(jù)等。將這些專用于地質(zhì)建模的數(shù)據(jù)按照一定的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，并導(dǎo)入到三維地質(zhì)建模軟件中，統(tǒng)稱為地質(zhì)建模數(shù)據(jù)（Geodatabase）。三維地質(zhì)建模軟件提供地質(zhì)建模數(shù)據(jù)的管理與三維可視化顯示功能。 

為得到鳳凰山礦田的地質(zhì)建模數(shù)據(jù)，進(jìn)行了下述具體工作：（1）相關(guān)的原始資料的收集與整理；（2）地質(zhì)圖件的矢量化；（3）綜合地質(zhì)數(shù)據(jù)庫建立；（4）地質(zhì)建模數(shù)據(jù)的提取與導(dǎo)入。實(shí)際收集的主要原始資料包括：鳳凰山礦田藥園山礦床、寶山陶礦床、仙人沖礦床、鐵山頭礦床的各種區(qū)域地質(zhì)、地質(zhì)勘探與儲量成果報(bào)告；鉆孔、坑道等單項(xiàng)工程原始資料；地質(zhì)綜合與找礦研究資料；物化探報(bào)告與原始數(shù)據(jù)資料；藥園山礦床生產(chǎn)探礦資料等。最終匯總導(dǎo)入到三維地質(zhì)建模工具軟件Datamine Studio中的鳳凰山礦田地質(zhì)數(shù)據(jù)包括：勘探工程數(shù)據(jù)、勘探線數(shù)據(jù)、DTM數(shù)據(jù)?？碧焦こ虜?shù)據(jù)包括開孔數(shù)據(jù)表（Collar）、測斜數(shù)據(jù)表（Survey）、地質(zhì)編錄數(shù)據(jù)表（Geology）、樣品分析數(shù)據(jù)表（Sample）。 

3.2 地質(zhì)體三維建模與可視化 

基于地質(zhì)建模數(shù)據(jù)進(jìn)行三維地質(zhì)建模的基本流程為：（1）導(dǎo)入地質(zhì)建模數(shù)據(jù)（勘探工程數(shù)據(jù)、勘探線數(shù)據(jù)、DTM數(shù)據(jù)等）；（2）單項(xiàng)工程及勘探線剖面的三維顯示；（3）按剖面人機(jī)交互圈定地質(zhì)界線；（4）人機(jī)交互生成地質(zhì)體線框模型；（5）生成地質(zhì)體塊體模型（含塊體品位和金屬量估計(jì)）。 

三維地質(zhì)建模獲得的主要模型為線框模型和塊體模型。在剖面地質(zhì)界線圈定的基礎(chǔ)上，通過對相同地質(zhì)體的邊界線依剖面順序連接，即可建立地質(zhì)體的線框模型。利用建模軟件的三維柵格化功能，可對線框模型描述的地質(zhì)體實(shí)體進(jìn)行塊體（體元）分割，即可得到地質(zhì)體的塊體模型。 

對鳳凰山礦田的全部地質(zhì)體均建立了線框模型和塊體模型，包括地形模型、新屋里巖體模型、地層模型、斷層模型、礦體模型。圖2所示鳳凰山礦田地層三維模型。線框模型采用三角形文件和頂點(diǎn)文件描述，塊體模型由原型表文件和模型表文件描述。 

3.3 基于物化探技術(shù)的深部地質(zhì)體推斷 

隨著探查深度的增加，鉆探工程等探查手段的花費(fèi)成本也在不斷增高，因此，采用成本相對偏低的物化探技術(shù)手段不失為一種合適的選擇。在成熟礦集區(qū)尤其是資源危機(jī)礦山，隱伏礦體因產(chǎn)于地下深部，在地表或淺部開展物化探工作僅能獲得微弱甚至近乎沒有的指示信息，因此，物化探技術(shù)對深部隱伏礦體的探測效果較差。但深部地質(zhì)體由于其體積和質(zhì)量遠(yuǎn)大于隱伏礦體，在地表和淺部具有較強(qiáng)的物化探指示信息，所以，物化探技術(shù)可以較好地探測深部地質(zhì)體，并進(jìn)而根據(jù)成礦規(guī)律預(yù)測深部隱伏礦體的分布。 

本研究利用鳳凰山銅礦CSAMT掃面測量資料對地下-1000m深度范圍內(nèi)的地質(zhì)體進(jìn)行推斷。鳳凰山礦田的新屋里花崗閃長巖體（簡稱新屋里巖體）與灰?guī)r地層的接觸帶具有低阻高極化率特征，因此，利用CSAMT可以較好地探測深部接觸帶與花崗閃長巖體的分布。圖14-3a為根據(jù)CSAMT視電阻率剖面利用Datamine推斷得到新屋里巖體的深部地質(zhì)剖面；圖14-3b為根據(jù)淺部地質(zhì)勘探資料和深部CSAMT推斷地質(zhì)剖面建立的新屋里巖體三維線框模型。

圖14-3 鳳凰山礦田新屋里巖體的深部地質(zhì)推斷剖面與三維線框模型

 

(a)—利用CSAMT推斷得到的新屋里巖體深部地質(zhì)剖面；(b)—新屋里巖體三維線框模型 

4 成礦信息三維定量提取 

成礦信息三維定量提取，是指在綜合研究成礦規(guī)律的基礎(chǔ)上，采用各種數(shù)學(xué)建模與計(jì)算機(jī)處理手段，提取出指示礦化在三維地質(zhì)空間中的質(zhì)量和數(shù)量分布的各種信息指標(biāo)，這些指標(biāo)統(tǒng)稱為成礦信息指標(biāo)。成礦信息分為控礦因素信息（巖漿巖、地質(zhì)構(gòu)造、地層、巖性等地質(zhì)條件）和找礦標(biāo)志信息（物化探異常、遙感影像、重砂、蝕變等找礦標(biāo)志）兩類，相應(yīng)地，成礦信息指標(biāo)分為控礦因素指標(biāo)（簡稱控礦指標(biāo)）和找礦標(biāo)志指標(biāo)（簡稱標(biāo)志指標(biāo)）。 

在危機(jī)礦山隱伏礦體預(yù)測中，由于物化遙信息對深部隱伏礦體的指示作用相對較弱，所以，本研究將物化遙手段獲取的信息主要用于對深部地質(zhì)現(xiàn)象的推斷而間接地轉(zhuǎn)化為深部地質(zhì)信息（圖14-1），因此，隱伏礦體預(yù)測成礦信息提取的關(guān)鍵是控礦地質(zhì)因素的分析與提取。 

成礦信息三維定量提取的步驟：（1）導(dǎo)入地質(zhì)體塊體模型數(shù)據(jù)作為成礦信息提取的原始數(shù)據(jù)；（2）定義地質(zhì)空間和劃分立體單元；（3）建立控礦地質(zhì)因素場模型，實(shí)現(xiàn)控礦地質(zhì)因素的三維柵格模型表達(dá)；（4）定量分析礦化分布與控礦地質(zhì)因素的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建控礦因素指標(biāo)集。 

4.1地質(zhì)空間定義與立體單元?jiǎng)澐?nbsp;

（1）地質(zhì)空間定義 

隱伏礦體預(yù)測是在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行的，當(dāng)該空間范圍賦予地質(zhì)意義時(shí)，稱為地質(zhì)空間。地質(zhì)空間G是地質(zhì)體產(chǎn)出和地質(zhì)作用發(fā)生的三維空間。礦化空間M是成礦作用發(fā)生的空間，為地質(zhì)空間的子集。地質(zhì)空間的確定，一般先定義一個(gè)巨大的立方體空間作為地質(zhì)空間的包集，然后再用各種邊界條件對立方體空間進(jìn)行限制獲得真正的地質(zhì)空間。 

考慮鳳凰山礦田已有的地質(zhì)工作程度、本次工作的目標(biāo)及范圍，取自地表最高點(diǎn)（標(biāo)高600米）至地下深部-2700標(biāo)高水平，為其垂直空間范圍，整體垂深為3300米。定義地質(zhì)空間的巨大立方體空間左下前角點(diǎn)（Xmin,Ymin,Zmin）的坐標(biāo)為（39595200，3411000，-2700）、右上后角點(diǎn)（Xmax,Ymax,Zmax）的坐標(biāo)為（39604000，3421800，600）。限制該立方體空間的邊界條件為：（1）以地表面（由工作區(qū)DEM定義）為地質(zhì)空間頂面、-2700標(biāo)高水平面為地質(zhì)空間底面；（2）根據(jù)工作范圍定義地質(zhì)空間的水平投影范圍，水平投影范圍多邊形的角點(diǎn)坐標(biāo)為（39597800，3411000）、（39604000，3417000）、（39603900，3417500）、（39600400，3421700）、（39595900，3418500）、（39596000，3411100）、（39592900，3411000）?？紤]到預(yù)測外推的可靠性問題，將地質(zhì)空間的第四系浮土層底面以下、-1000米標(biāo)高水平以上的子集空間定義為礦化空間。地質(zhì)信息建模和成礦信息提取在地質(zhì)空間中進(jìn)行，但礦化分布分析和隱伏礦體預(yù)測均限定在礦化空間范圍內(nèi)。 

（2）立體單元?jiǎng)澐?nbsp;

采用三維規(guī)則網(wǎng)格將地質(zhì)空間劃分為許多小立方體，稱為地質(zhì)空間的立體單元?jiǎng)澐?，小立方體稱為立體單元（簡稱為單元，在不同場合，還稱為體元、體素、塊體）。 

地質(zhì)空間劃分的精度取決于預(yù)測比例尺、建模工作精度等因素。同時(shí)考慮到預(yù)測精度的合適性要求、建模的高精度要求，本次研究選用兩種精度劃分地質(zhì)空間：（1）建模精度（10

米精度）—立體單元尺寸為10×10×10m3

；（2）預(yù)測精度（50米精度）—立體單元尺寸為

50×50×50m3

。地質(zhì)體塊體模型、控礦地質(zhì)因素場模型均采用建模精度，成礦信息指標(biāo)提取、礦化預(yù)測均采用預(yù)測精度。

4.2 控礦地質(zhì)因素場建模 

為實(shí)現(xiàn)控礦地質(zhì)因素指標(biāo)的定量表達(dá)，提出控礦地質(zhì)因素場的概念。控礦地質(zhì)因素場是根據(jù)地質(zhì)知識和地質(zhì)經(jīng)驗(yàn)建立的，反映的是控礦地質(zhì)作用在地質(zhì)空間中的結(jié)果與分布?？氐V地質(zhì)因素場與空間中某點(diǎn)到相關(guān)聯(lián)的地質(zhì)體的距離有關(guān)，即控礦地質(zhì)因素場是到地質(zhì)體距離的空間分布函數(shù)。在地質(zhì)空間中，本研究選擇歐式距離作為空間距離。地質(zhì)體之間的距離或地質(zhì)空間中某點(diǎn)到地質(zhì)體的距離，用以表示和研究地質(zhì)體之間的幾何接近程度或地質(zhì)體對空間中某點(diǎn)的影響程度。在研究中，我們將點(diǎn)到地質(zhì)體的距離約定為點(diǎn)到地質(zhì)體的最小距離，即預(yù)測空間中某單元（體元）到地質(zhì)體的最近距離作為控礦地質(zhì)因素場對單元的影響程度。控礦地質(zhì)因素場采用三維柵格模型表達(dá)，所以，控礦地質(zhì)因素場建模以地質(zhì)體塊體模型作為原始輸入數(shù)據(jù)。為實(shí)現(xiàn)控礦地質(zhì)因素場建模，研究開發(fā)了專門的控礦地質(zhì)因素場建模算法和軟件BlockModelTrans。 

在控礦地質(zhì)因素場模型建立過程中，為了提高分析與表達(dá)精度，地質(zhì)體對象模型采用高精度的10m×10m×10m規(guī)格塊體（柵格）模型，控礦地質(zhì)因素場描述采用預(yù)測精度的50m×50m×50m規(guī)格柵格模型，即控礦因素指標(biāo)在50m×50m×50m規(guī)格單元的賦值由位于其中的最多125個(gè)10m×10m×10m規(guī)格的有效單元的指標(biāo)值進(jìn)行整合計(jì)算得到。 

根據(jù)鳳凰山礦田礦體定位預(yù)測概念模型，控制礦體分布的主要地質(zhì)體與地質(zhì)因素包括新屋里巖體及其形態(tài)起伏、接觸帶、地層及褶皺構(gòu)造、斷層等，抽象出的描述這些控礦地質(zhì)因素的場變量為：（1）巖體熱力場因素dG；（2）巖體形態(tài)因素，即一級起伏wr1G和二級起伏wr2G；（3）接觸帶因素dI；（4）接觸面構(gòu)造因素，即原始接觸面與趨勢接觸面的夾角aIT；（5）橫向張性斷層因素dF；（6）擠壓遠(yuǎn)應(yīng)力場因素aIP；（7）褶皺構(gòu)造因素dD3。以下僅給出巖體熱力場因素dG的柵格模型。 

巖體熱力場因素用新屋里巖體的距離場模型描述。首先從新屋里巖體塊體模型獲取巖體的體素模型，然后對體素模型進(jìn)行三維歐式距離變換。以單元到巖體的最小距離作為距離場值來表達(dá)熱力場因素，即可得到的新屋里巖體熱力場因素變量dG（圖14-4）。為區(qū)分巖體內(nèi)外單元的距離場值的差異，將位于巖體分布范圍之外的單元場值置為正（正距離場），位于巖體分布范圍之外的單元場值為負(fù)（負(fù)距離場）。

4.3控礦地質(zhì)因素與礦化分布關(guān)聯(lián)分析 

控礦地質(zhì)因素與礦化分布關(guān)聯(lián)分析是指，在地質(zhì)空間中立體單元?jiǎng)澐值幕A(chǔ)上，通過計(jì)算和獲取立體單元的控礦地質(zhì)因素場變量值、已知單元礦化指標(biāo)值，研究控礦地質(zhì)因素場變量與單元礦化指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，進(jìn)行控礦地質(zhì)因素場變量的非線性變換，提取控礦指標(biāo)。 

單元礦化指標(biāo)包括：（1）單元銅平均品位Cu—落入某單元的全部取樣樣品的銅品位按樣長加權(quán)平均值；（2）單元銅金屬量CuOre—落入某單元的銅礦體的金屬量；（3）單元含礦性IOre—落入某單元達(dá)到邊界品位的取樣樣品的銅品位按樣長加權(quán)平均值是否達(dá)到工業(yè)品位要求（1—達(dá)到，0—未達(dá)到）。控礦指標(biāo)是控礦地質(zhì)因素場變量經(jīng)過非線性變換后得到的新變量，與礦化指標(biāo)呈線性關(guān)聯(lián)關(guān)系，因而，可直接用傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析方法建立控礦指標(biāo)到礦化指標(biāo)的關(guān)聯(lián)模型。 

提取控礦指標(biāo)的基本方法是：（1）依據(jù)已獲得的單元控礦地質(zhì)因素場變量值和單元礦化指標(biāo)值，生成反映單元控礦地質(zhì)因素場變量與單元礦化指標(biāo)關(guān)系的散點(diǎn)圖；（2）基于散點(diǎn)圖，構(gòu)造礦化指標(biāo)與控礦地質(zhì)因素場變量的非線性關(guān)聯(lián)數(shù)學(xué)模型，并對模型的統(tǒng)計(jì)效果進(jìn)行檢驗(yàn)；（3）按非線性模型對控礦地質(zhì)因素場變量進(jìn)行非線性變換，得到直接指示礦化分布的控礦指標(biāo)。在控礦指標(biāo)提取過程中，單元礦化指標(biāo)計(jì)算、單元控礦地質(zhì)因素場變量計(jì)算等采用自編軟件（BlockModelTrans、VoxelCal等）完成，散點(diǎn)圖的生成、非線性回歸分析等采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 15.0完成。 

控礦地質(zhì)因素場變量dG與單元礦化指標(biāo)Cu、CuOre的散點(diǎn)圖如圖14-5所示。

從dG-Cu、dG-CuOre散點(diǎn)圖（圖14-5）可知，單元銅平均品位Cu、單元銅金屬量CuOre與因素dG之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表現(xiàn)為：dG取值為(-250,150)的單元，其礦化指標(biāo)Cu、CuOre的值最高或明顯偏高，即這些單元為主要礦化富集空間（品位高、金屬量大）；dG取值為(260,500) 的單元，其礦化指標(biāo)Cu、CuOre的值相對較高，即這些單元為次要礦化富集空間（品位偏低、金屬量偏小）；dG取值為其它值的單元，其礦化指標(biāo)Cu、CuOre的值明顯偏低，即這些單元為無礦或貧礦空間。

5 預(yù)測模型與可視化 

根據(jù)上述成礦信息定量提取結(jié)果可知，礦化指標(biāo)與控礦指標(biāo)之間存在著一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，所以，可以依據(jù)這種關(guān)系來建立預(yù)測模型。根據(jù)地質(zhì)空間中的控礦地質(zhì)因素分布，可以利用預(yù)測模型推斷出礦化指標(biāo)在空間上的分布，從而可以對分布在礦化地質(zhì)空間中的隱伏礦體進(jìn)行預(yù)測評價(jià)。 

5.1 礦體立體定量預(yù)測模型 

礦化指標(biāo)在三維地質(zhì)空間上的分布稱為礦化分布，描述礦化指標(biāo)的變量稱為礦化變量。礦化變量包括：（1）Cu—單元銅平均品位；（2）CuOre—單元銅金屬量。 

控礦指標(biāo)描述了控礦地質(zhì)因素的成礦有利度，反映了地質(zhì)控礦作用在三維地質(zhì)空間上的分布，故稱為控礦變量。不同的礦化變量對應(yīng)地有不同的控礦變量：礦化變量Cu對應(yīng)的控礦變量—ddG1，ddF1，daIP1，dwr1G1，aIT1，wr2G1，ddD31；礦化變量CuOre對應(yīng)的控礦變量—ddG2，ddF2，daIP2，dwr1G2，aIT2，wr2G2，ddD32。

礦化指標(biāo)與控礦指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系，在數(shù)學(xué)上可以表達(dá)為控礦變量（控礦指標(biāo)）空間到礦化變量（礦化指標(biāo)）空間的映射，而礦化變量空間中的每個(gè)礦化變量均屬于某個(gè)有界的實(shí)數(shù)域，故可以將這種映射看作為泛函，其函數(shù)化表達(dá)模型為MV=f(GV)，式中MV為礦化變量空間，GV為控礦變量空間。該泛函關(guān)系可以通過多元回歸等統(tǒng)計(jì)方法來實(shí)現(xiàn)函數(shù)化表達(dá)。 

5.2 預(yù)測結(jié)果及可視化 

利用上述預(yù)測模型即單元礦化指標(biāo)回歸模型和單元含礦性估計(jì)模型對未知區(qū)符合邊界條件的單元的礦化指標(biāo)（Cu與CuOre）和含礦性指標(biāo)（Iore）均進(jìn)行了預(yù)測估值，預(yù)測結(jié)果（預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)表格略）存放在預(yù)測成果數(shù)據(jù)庫中。 

預(yù)測成果數(shù)據(jù)庫是對立體單元基本屬性表擴(kuò)展而得到的，擴(kuò)展的屬性用于存儲預(yù)測估值結(jié)果，包括礦化指標(biāo)Cu的已知值Cu和預(yù)測值PCu、礦化指標(biāo)CuOre的已知值CuOre和預(yù)測值PCuOre、含礦性指標(biāo)IOre的已知值IOre和預(yù)測值PIOr。同時(shí)，為了便于對預(yù)測成果進(jìn)行統(tǒng)一制圖與可視化，還對礦化指標(biāo)的已知值和預(yù)測值進(jìn)行統(tǒng)一合并處理，礦化指標(biāo)的已知值和預(yù)測值合并后用ECu、ECuOre、EIore屬性表示，合并原則為：如果單元為已知單元，則ECu、ECuOre、EIore取已知值；如果單元為預(yù)測單元，則取預(yù)測值。 

對預(yù)測數(shù)據(jù)庫中的單元礦化指標(biāo)（ECu、ECuOre）的預(yù)測估值結(jié)果，按照Datamine塊體模型的格式，生成預(yù)測成果的三維柵格模型，實(shí)現(xiàn)了預(yù)測成果的三維可視化顯示。尚未發(fā)現(xiàn)的隱伏礦體的單元礦化指標(biāo)ECu和ECuOre預(yù)測結(jié)果柵格模型的可視化顯示效果如圖14-6和圖14-7所示。

為了利用預(yù)測成果指導(dǎo)深部探礦工程布置，利用AutoCAD二次開發(fā)編程繪制了分層單元礦化指標(biāo)預(yù)測成果圖共27幅，利用Surfer繪制分層單元礦化指標(biāo)預(yù)測等值線圖共54幅，利用Datamine和AutoCAD繪制深部探礦工程設(shè)計(jì)地質(zhì)剖面圖5幅。為了方便三維可視化顯示和查詢，根據(jù)預(yù)測成果數(shù)據(jù)，編程開發(fā)了隱伏礦體立體定量預(yù)測成果三維可視化查詢系統(tǒng)GeoPro，可實(shí)時(shí)地顯示和查詢每個(gè)立體單元的坐標(biāo)(x,y,z)、單元地質(zhì)代碼（gcode）、單元礦化指標(biāo)（ECu、ECuOre）和單元含礦性指標(biāo)（EIore）。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，在鳳凰礦田新屋里巖體西緣即鳳凰山礦區(qū)深邊部圈定了4個(gè)深部找礦立體靶區(qū)（靶區(qū)具體信息略），為深部找礦工程的設(shè)計(jì)布置提供了尚未發(fā)現(xiàn)的隱伏礦體的位置、品位和金屬量等信息的指導(dǎo)。